JP2006064011A - 油圧式無段式変速装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともいずれか一方を可変容積型とした油圧ポンプ10及び/又は油圧モータ11と、該油圧ポンプ10及び/又は油圧モータ11の可動斜板10a・11aの斜板角度を制御する油圧サーボ機構2とを一体的に構成し、変速操作レバー29の操作により可動斜板10a・11aを傾動させる油圧式無段変速装置1において、前記油圧サーボ機構2の可動斜板10a・11aを傾動させる変速駆動部材(ピン27)を減速側に摺動させるシリンダ41とスプール40等とからなるアクチュエーターと一体的に設け、該アクチュエーターに前記油圧ポンプ10と油圧モータ11とを接続する閉回路のメイン油路13の圧油を導き作動させる負荷制御機構4・104とした。
【選択図】図1
Description
かかるHSTは、可変容積型の油圧ポンプと、この油圧ポンプによる圧油で操作する油圧モータを2個備えるもので、これら2個の油圧モータのうち少なくとも一方を可変容積型の油圧モータに構成するとともに、これら2個の油圧モータの各出力回転を合流させて、単一の出力回転として取り出すための出力合流機構を設けたものである。そして、このように構成することで、可変容積型の油圧モータの出力回転を調節して出力トルクをほぼ2倍にでき、HSTにおける最大トルクの増大を図るものである。
図1は本発明に係る油圧式無段変速装置の全体的な構成を示した正面一部断面図、図2は中立位置保持機構を示す正面断面図、図3は同じく平面断面図、図4は同じく一側面図、図5は同じく他側面図、図6は油圧ポンプ用の負荷制御機構を示す正面断面図、図7は油圧式無段変速装置の油圧回路図、図8は油圧モータ用の負荷制御機構を示す正面断面図、図9は負荷制御機構による制御機構の一例を表した状態図、図10はエンジン馬力線図、図11は車速に対する牽引力の関係を表した図、図12はリリーフ圧とエンジン馬力線との関係を表した図である。
本実施例に係る油圧式無段変速装置(以下、「HST」と略記)1は、トラクタ等の農作業用の作業車両に用いることができ、以下、本実施例においては、作業機としてローダ作業機を備えた作業車両に搭載される場合について説明する。
図1に示すように、HST1においては、いずれも可変容積型に構成した油圧ポンプ10及び油圧モータ11をハウジング12に内包するとともに、ハウジング12には、その他に、油圧ポンプ10及び油圧モータ11の可動斜板10a・11aの斜板角度を調整して、各油圧ポンプ10及び油圧モータ11の出力回転を制御する機構としての油圧サーボ機構2・2、中立位置保持機構3(最大斜板位置保持機構103)及び負荷制御機構4・104等が設けられている。そして、油圧サーボ機構2・2、中立位置保持機構3(最大斜板位置保持機構103)及び負荷制御機構4・104等は、それぞれ油圧ポンプ10及び油圧モータ11に対して一対ずつ設けられている。
このような構成により、エンジン15からの駆動力が駆動軸57に入力されて、油圧ポンプ10が駆動される。そして、油圧ポンプ10及び油圧モータ11は、油圧ポンプ10の駆動力により吐出された圧油が油圧モータ11に供給されて、この圧油の給排により油圧モータ11が駆動され、油圧モータ11の駆動力が出力軸59に伝達される。
図1に示すように、HST1は、油圧ポンプ10と油圧モータ11とが上下(左右であってもよい)に並設され、油圧ポンプ10の一側方には油圧ポンプ10用の油圧サーボ機構2が配設され、油圧モータ11の一側方であって油圧サーボ機構2の下方に同じく油圧モータ11用の油圧サーボ機構2が配設されている。油圧サーボ機構2は、ピストン21と、該ピストン21の内部に配置されるスプール22を備えた手動斜板角度制御バルブ23等とから構成されるもので、HST1のハウジング12内部に収納されて、それぞれ一体的に構成されている。
図2乃至図5に示すように、中立位置保持機構3は、油圧サーボ機構2の変速操作レバー29部分に設けられ、油圧ポンプ10の可動斜板10aの中立位置を保持するように構成されている。中立位置保持機構3は、ケーシング30に内設され、デテントロッド31が、ケーシング30内の空間30aに長手方向(図2において上下方向)へ摺動自在に設けられている。デテントロッド31は、その一端をケーシング30の支持凹部30b及びケーシング30に螺装されるキャップ32により支持されている。
図2に示すように、デテントロッド31は、キャップ32に螺装されるアジャストボルト33を回転させることにより、軸心方向へ移動することができる。そして、固定部31aの位置でピン27が保持された状態で、可動斜板10aが中立位置からずれている場合に、アジャストボルト33を回転してデテントロッド31の固定部31aの位置を調節し、固定部31aの位置でピン27が保持された状態で、可動斜板10aが中立位置に位置するように調整することが可能である。
図2乃至図5に示すように、ケーシング30内には、可動斜板10aの最大回動角を規制する回転制限機構が構成されている。すなわち、デテントロッド31における固定部31aの両端部側には、段差部31b・31bが形成されており、デテントロッド31の軸心方向に摺動するバネ受け35・35が、段差部31b・31bに係止するように構成されている。変速操作レバー29の回動操作によりピン27が回動されると、ピン27が回動される方向のバネ受け35が、バネ36の付勢力に抗してピン27と共にデテントロッド31の端部側方向へ摺動する。バネ受け35が一定量摺動すると、やがて段差部31bに係止して、該バネ受け35及びピン27は、それ以上端部側方向へ移動できなくなる。
図2乃至図5に示すように、ケーシング30内には、回転制限機構により制限されるピン27の回動量以上に変速操作レバー29が回動操作された場合に、変速操作レバー29の回動操作を吸収するオーバーストローク機構が構成されている。上述のように、ピン27は、変速操作レバー29の回動操作により連動アーム39及び捩じりバネ28を介して一体的に回動される。そして、このピン27が一定量回動されて、前記回転制限機構により回動を制限されてそれ以上回動できなくなると、捩じりバネ28に挟持されて変速操作レバー29と一体的に回動する連動アーム39が、捩じりバネ28の付勢力に抗してこれを広げながら回動する。
図1及び図6に示すように、本実施例における負荷制御機構4は、スプール40をシリンダ41に摺動自在に内挿し、HST1のメイン油路13からシリンダ41に供給される圧油によってスプール40が押動され、油圧サーボ機構2等による油圧ポンプ10の可動斜板10aの制御とは独立に可動斜板10aの斜板角度の制御を行うものである。この負荷制御機構4は、シリンダ41、スプール40等からなり、該シリンダ41は、HST1のハウジング12の一側に配設され、油圧サーボ機構2と中立位置保持機構3との間に位置するように構成されている。
図6に示すように、管継部43は、シリンダ孔42の内側面と油密的に密着して螺着されている。管継部43の内部には油給排ポート43aが設けられ、この油給排ポート43aに、給排油路14を介してHST1のメイン油路13から圧油が導かれて、油圧を検知できるようにしている。管継部43には、シリンダ孔42の内面側に開口したピン孔43bが穿設され、ピン孔43bの内側壁にピン44が密着して摺動自在に挿入され、ピン44の一端部がスプール40の側面に当接している。また、ピン孔43bは、オリフィス43cを介して管継部43の内部に設けられた油給排ポート43aに接続されている。油給排ポート43a内の圧油は、オリフィス43cを介してピン孔43b内に充填され、メイン油路13内の油圧に応じてピン44が摺動されるようにしている。例えば、メイン油路13の油圧が高くなるとピン孔43bからピン44が押し出され、該ピン44がピン孔43bから押し出されると、スプール40はピン44に押圧されて下方向に摺動される。
図1及び図8に示すように、油圧モータ11用の油圧サーボ機構2、最大斜板位置保持機構103等は、油圧ポンプ10用の油圧サーボ機構2、最大斜板位置保持機構103と略同一に構成されている。そして、本実施例における油圧モータ11は、可変容積型に構成され、油圧サーボ機構2によって可動斜板11aの斜板角度が制御されるとともに、油圧サーボ機構2を介して、可動斜板11aと連動連結するピン27を捩じりバネ28等により支持して可動斜板11aの最大斜板位置を保持するように構成されている(最大斜板位置保持機構103)。
油圧ポンプ10用の負荷制御機構4は、上述のように、メイン油路13内の圧油が給排されるシリンダ41と、このシリンダ41に摺動自在に内挿され、かつピン27と係合するスプール40とで構成される。そして、該スプール40が、負荷によるシリンダ41(油給排ポート43a)内の圧油の上昇によってピン44を介して押圧されることで、前記捩じりバネ28の付勢力に抗してピン27を係合しながら移動させ、上述した油圧サーボ機構2等による傾動操作とは独立に、可動斜板10aの斜板角度が制御される。
図12は、トランスミッションのリリーフ圧曲線Cとエンジン馬力線Aとの関係を示したものである。HST1は、コーナ馬力cをエンジン出力より少し下になるように油圧ポンプ10の後進側容量を制限し、後進走行時の油圧モータ制御領域のリリーフ圧曲線Cが、エンジン馬力線Aを超えることなく略一致するように構成される。すなわち、油圧ポンプ10による速度制御から油圧モータ11による速度制御に切り替わる点をコーナ馬力cとすると、後進走行時は前述のメイン油路13からの圧油により負荷制御機構4・104を作動させる負荷制御は行わず、メイン油路13の油圧が設定圧を超えるとリリーフさせるように制御している。そして、後進走行側に変速すると、油圧ポンプ10の可動斜板10aがマイナス側(中立位置から前進方向と反対側)に回動される。そして、後進時のHST1の閉回路は、もう一方のメイン油路13Rが高圧となるので、前記負荷制御機構4は作動することはない。そして、エンジン15のコーナ馬力cがエンジン馬力線Aを超えることがないようにリリーフバルブ54aが作動して、油圧ポンプ10からの圧油は油圧モータ11を駆動せずに走行を停止して、エンストは回避される。
2 油圧サーボ機構
3 中立位置保持機構
4、104 負荷制御機構
10 油圧ポンプ
10a 可動斜板
11 油圧モータ
11a 可動斜板
12 ハウジング
13 メイン油路
27 ピン(変速駆動部材)
28 捩じりバネ(弾性部材)
29 変速操作レバー
40 スプール
41 シリンダ
Claims (9)
- 少なくともいずれか一方を可変容積型とした油圧ポンプ及び/又は油圧モータと、該油圧ポンプ及び/又は油圧モータの可動斜板の斜板角度を制御する油圧サーボ機構とを一体的に構成し、変速操作レバーの操作により該可動斜板を傾動させる油圧式無段装置において、
前記油圧サーボ機構の可動斜板を傾動させる変速駆動部材を減速側に摺動させるアクチュエーターを一体的に設け、前記油圧ポンプと油圧モータとを接続する閉回路のメイン油路の圧油を該アクチュエーターに導き作動させる負荷制御機構とした、
ことを特徴とする油圧式無段変速装置。 - 前記油圧ポンプ側に構成される負荷制御機構は、前記メイン油路の圧油が給排されるシリンダと、該シリンダに摺動自在に内挿され、かつ、前記変速駆動部材と係合するスプールと、該スプールを一側に付勢する弾性部材とからなり、
該スプールは、他側に前記メイン油路が連通され、負荷制御時には、前記弾性部材の付勢力に抗して前記変速駆動部材を係合しながら移動し、前記変速操作レバーによる傾動操作とは独立に前記可動斜板の斜板角度を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記油圧モータ側に構成される負荷制御機構は、前記メイン油路の圧油が給排されるシリンダと、該シリンダに摺動自在に内挿され、かつ、前記変速駆動部材と係合するスプールとからなり、
前記スプールは、他端側に前記メイン油路が連通され、一端側に前記メイン油路の圧油力に対抗して該スプールを略一定に押圧する弾性部材又は油圧力を設け、前記メイン油路内の油圧が略一定となるように、前記変速操作レバーによる傾動操作とは独立に前記可動斜板の斜板角度を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記負荷制御機構は、前記メイン油路の油圧の増減に対して前記可動斜板の斜板角度の増減が反比例するように制御する、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記負荷制御機構は、前記シリンダの内側壁にストッパ部を突設して、前記スプールの摺動位置を規制する、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記負荷制御機構は、低速走行時の油圧式変速装置の牽引力がエンジン馬力の牽引力の略半分となるように前記可動斜板の斜板角度を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記負荷制御機構は、前記シリンダに、前記油圧ポンプ用のスプール及び前記油圧モータ用スプールをそれぞれ一体的に設けてなる、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記負荷制御機構は、前記スプールが内挿されるシリンダ孔の一端側に、メイン油路内の圧油を受けて前記スプールを押圧するピンを設けるとともに、シリンダ孔の他端側にチャージ圧を導入して、ピンによるスプールの押圧に対抗させる、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1項に記載の油圧式無段変速装置。 - 前記請求項1乃至請求項8の油圧式無段変速装置の前記油圧ポンプの後進側容量を制限し、コーナ馬力をエンジン出力より少し下になるようにする事により、後進走行時の油圧モータ制御領域のリリーフ圧曲線が、エンジン馬力線を超えることなく略一致するように構成する、
ことを特徴とする油圧式無段変速装置。
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